轉 vue實現雙向數據綁定之原理及實現篇 vue的雙向綁定原理及實現

時間  2019-12-12
標籤 vue 實現 雙向 數據 綁定 原理 简体版
原文   原文鏈接

轉自：http://www.javashuo.com/article/p-amemhaoy-gq.html

vue的雙向綁定原理及實現

前言

先上個成果圖來吸引各位：javascript

代碼：                                                                                 效果圖：html

 

是否是看起來跟vue的使用方式差很少？接下來就來從原理到實現，從簡到難一步一步來實現這個SelfVue。vue

本文主要介紹兩大內容：java

1. vue數據雙向綁定的原理。node

2. 實現簡單版vue的過程，主要實現{{}}、v-model和事件指令的功能。git

相關代碼地址：https://github.com/canfoo/self-vuegithub

vue數據雙向綁定原理

vue數據雙向綁定是經過數據劫持結合發佈者-訂閱者模式的方式來實現的，咱們能夠先來看一下經過控制檯輸出一個定義在vue初始化數據上的對象是個什麼東西。緩存

代碼：app

複製代碼 
var vm = new Vue({
    data: {
        obj: {
            a: 1
        }
    },
    created: function () {
        console.log(this.obj);
    }
});
複製代碼

結果：dom

咱們能夠看到屬性a有兩個相對應的get和set方法，爲何會多出這兩個方法呢？由於vue是經過Object.defineProperty()來實現數據劫持的。

Object.defineProperty( )是用來作什麼的？它能夠來控制一個對象屬性的一些特有操做，好比讀寫權、是否能夠枚舉，這裏咱們主要先來研究下它對應的兩個描述屬性get和set，若是還不熟悉其用法，請點擊這裏閱讀更多用法。

在日常，咱們很容易就能夠打印出一個對象的屬性數據：

var Book = {
  name: 'vue權威指南'
};
console.log(Book.name);  // vue權威指南

若是想要在執行console.log(book.name)的同時，直接給書名加個書名號，那要怎麼處理呢？或者說要經過什麼監聽對象 Book 的屬性值。這時候Object.defineProperty( )就派上用場了，代碼以下：

複製代碼 
var Book = {}
var name = '';
Object.defineProperty(Book, 'name', {
  set: function (value) {
    name = value;
    console.log('你取了一個書名叫作' + value);
  },
  get: function () {
    return '《' + name + '》'
  }
})
 
Book.name = 'vue權威指南';  // 你取了一個書名叫作vue權威指南
console.log(Book.name);  // 《vue權威指南》
複製代碼

咱們經過Object.defineProperty( )設置了對象Book的name屬性，對其get和set進行重寫操做，顧名思義，get就是在讀取name屬性這個值觸發的函數，set就是在設置name屬性這個值觸發的函數，因此當執行 Book.name = 'vue權威指南' 這個語句時，控制檯會打印出 "你取了一個書名叫作vue權威指南"，緊接着，當讀取這個屬性時，就會輸出 "《vue權威指南》"，由於咱們在get函數裏面對該值作了加工了。若是這個時候咱們執行下下面的語句，控制檯會輸出什麼？

console.log(Book);

結果：

乍一看，是否是跟咱們在上面打印vue數據長得有點相似，說明vue確實是經過這種方法來進行數據劫持的。接下來咱們經過其原理來實現一個簡單版的mvvm雙向綁定代碼。

思路分析

實現mvvm主要包含兩個方面，數據變化更新視圖，視圖變化更新數據：

關鍵點在於data如何更新view，由於view更新data其實能夠經過事件監聽便可，好比input標籤監聽 'input' 事件就能夠實現了。因此咱們着重來分析下，當數據改變，如何更新視圖的。

數據更新視圖的重點是如何知道數據變了，只要知道數據變了，那麼接下去的事都好處理。如何知道數據變了，其實上文咱們已經給出答案了，就是經過Object.defineProperty( )對屬性設置一個set函數，當數據改變了就會來觸發這個函數，因此咱們只要將一些須要更新的方法放在這裏面就能夠實現data更新view了。

思路有了，接下去就是實現過程了。

實現過程

咱們已經知道實現數據的雙向綁定，首先要對數據進行劫持監聽，因此咱們須要設置一個監聽器Observer，用來監聽全部屬性。若是屬性發上變化了，就須要告訴訂閱者Watcher看是否須要更新。由於訂閱者是有不少個，因此咱們須要有一個消息訂閱器Dep來專門收集這些訂閱者，而後在監聽器Observer和訂閱者Watcher之間進行統一管理的。接着，咱們還須要有一個指令解析器Compile，對每一個節點元素進行掃描和解析，將相關指令對應初始化成一個訂閱者Watcher，並替換模板數據或者綁定相應的函數，此時當訂閱者Watcher接收到相應屬性的變化，就會執行對應的更新函數，從而更新視圖。所以接下去咱們執行如下3個步驟，實現數據的雙向綁定：

1.實現一個監聽器Observer，用來劫持並監聽全部屬性，若是有變更的，就通知訂閱者。

2.實現一個訂閱者Watcher，能夠收到屬性的變化通知並執行相應的函數，從而更新視圖。

3.實現一個解析器Compile，能夠掃描和解析每一個節點的相關指令，並根據初始化模板數據以及初始化相應的訂閱器。

流程圖以下：

1.實現一個Observer

Observer是一個數據監聽器，其實現核心方法就是前文所說的Object.defineProperty( )。若是要對全部屬性都進行監聽的話，那麼能夠經過遞歸方法遍歷全部屬性值，並對其進行Object.defineProperty( )處理。以下代碼，實現了一個Observer。

// 實現observer
        function defineReactive(data,key,val){
            // 遞歸遍歷全部子屬性
            observer(val);
            // 實例化一個dep實例
            var dep = new Dep();
            Object.defineProperty(data,key,{
                enumerable:true,
                configurable:true,
                get:function() {
                    if(是否須要添加訂閱者){
                        dep.addSub(watcher); // 添加一個訂閱者
                    }
                    return val;
                },
                set:function(newVal) {
                    if(val === newVal){
                        return
                    }
                    val = newVal;
                    console.log('屬性' + key + '已經被監聽了，如今值爲：「' + newVal.toString() + '」');

                    dep.notify(); // 若是數據變化，通知全部訂閱者
                }
            })
        }
        function observer(data){
            if(!data || typeof data !== 'object'){
                return
            }
            Object.keys(data).forEach(function(key){
                defineReactive(data,key,data[key]);
            });
        }
        
        // 實現消息訂閱器
        function Dep(){
            this.subs = [];
        }
        // 在消息訂閱器原型上添加方法
        Dep.prototype = {
            // 添加訂閱者
            addSub:function(sub){
                this.subs.push(sub);
            },
            // 訂閱者執行相應函數
            notify:function(){
                this.subs.forEach(function(sub){
                    sub.update();
                });
            }
        }
<script>

 

從代碼上看，咱們將訂閱器Dep添加一個訂閱者設計在getter裏面，這是爲了讓Watcher初始化進行觸發，所以須要判斷是否要添加訂閱者，至於具體設計方案，下文會詳細說明的。在setter函數裏面，若是數據變化，就會去通知全部訂閱者，訂閱者們就會去執行對應的更新的函數。到此爲止，一個比較完整Observer已經實現了，接下來咱們開始設計Watcher。

2.實現Watcher

訂閱者Watcher在初始化的時候須要將本身添加進訂閱器Dep中，那該如何添加呢？咱們已經知道監聽器Observer是在get函數執行了添加訂閱者Wather的操做的，因此咱們只要在訂閱者Watcher初始化的時候觸發對應的get函數去執行添加訂閱者操做便可，那要如何觸發get的函數，再簡單不過了，只要獲取對應的屬性值就能夠觸發了，核心緣由就是由於咱們使用了Object.defineProperty( )進行數據監聽。這裏還有一個細節點須要處理，咱們只要在訂閱者Watcher初始化的時候才須要添加訂閱者，因此須要作一個判斷操做，所以能夠在訂閱器上作一下手腳：在Dep.target上緩存下訂閱者，添加成功後再將其去掉就能夠了。訂閱者Watcher的實現以下：

 // 實現watcher
        function Watcher(vm,exp,cb){
            this.vm = vm;
            this.exp = exp;
            this.cb = cb;
            this.value = this.get(); // 將本身添加進訂閱器
        }

        Watcher.prototype = {
            update() {
                this.run();
            },
            run() {
                var value = this.vm.data[this.exp];
                var oldVal = this.value;
                if(value !== oldVal){
                    this.value = value;
                    this.cb.call(this.vm,value,oldVal);
                }
            },
            get() {
                Dep.target = this; // 緩存本身
                var value = this.vm.data[this.exp] // 強制執行監聽器裏的get函數
                Dep.target = null; // 釋放本身
                return value;
            }
        }

這時候，咱們須要對監聽器Observer也作個稍微調整，主要是對應Watcher類原型上的get函數。須要調整地方在於defineReactive函數：

 // 實現observer
        function defineReactive(data,key,val){
            // 遞歸遍歷全部子屬性
            observer(val);
            // 實例化一個dep實例
            var dep = new Dep();
            Object.defineProperty(data,key,{
                enumerable:true,
                configurable:true,
                get:function() {
                    // 判斷是否須要一個訂閱者
                    if(Dep.target){
                        dep.addSub(Dep.target); // 添加一個訂閱者
                    }
                    return val;
                },
                set:function(newVal) {
                    if(val === newVal){
                        return
                    }
                    val = newVal;
                    console.log('屬性' + key + '已經被監聽了，如今值爲：「' + newVal.toString() + '」');

                    dep.notify(); // 若是數據變化，通知全部訂閱者
                }
            })
        }
        
        Dep.target = null;

到此爲止，簡單版的Watcher設計完畢，這時候咱們只要將Observer和Watcher關聯起來，就能夠實現一個簡單的雙向綁定數據了。由於這裏沒有尚未設計解析器Compile，因此對於模板數據咱們都進行寫死處理，假設模板上又一個節點，且id號爲'name'，而且雙向綁定的綁定的變量也爲'name'，且是經過兩個大雙括號包起來（這裏只是爲了演示，暫時沒什麼用處），模板以下：

<body>
    <h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>

這時候咱們須要將Observer和Watcher關聯起來：

 　　　　// 將watcher和observer關聯起來
        function SelfVue (data, el, exp) {
            this.data = data;
            observe(data);
            el.innerHTML = this.data[exp];  // 初始化模板數據的值
            new Watcher(this, exp, function (value) {
                el.innerHTML = value;
            });
            return this;
        }

而後在頁面上new如下SelfVue類，就能夠實現數據的雙向綁定了：

<body>
    <h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
    var ele = document.querySelector('#name');
    var selfVue = new SelfVue({
        name: 'hello world'
    }, ele, 'name');
 
    window.setTimeout(function () {
        console.log('name值改變了');
        selfVue.data.name = 'canfoo';
    }, 2000);
 
</script>

這時候打開頁面，能夠看到頁面剛開始顯示了是'hello world'，過了2s後就變成'canfoo'了。到這裏，總算大功告成一半了，可是還有一個細節問題，咱們在賦值的時候是這樣的形式 '  selfVue.data.name = 'canfoo'  ' 而咱們理想的形式是'  selfVue.name = 'canfoo'  '爲了實現這樣的形式，咱們須要在new SelfVue的時候作一個代理處理，讓訪問selfVue的屬性代理爲訪問selfVue.data的屬性，實現原理仍是使用Object.defineProperty( )對屬性值再包一層：

複製代碼
function SelfVue (data, el, exp) {
    var self = this;
    this.data = data;
 
    Object.keys(data).forEach(function(key) {
        self.proxyKeys(key);  // 綁定代理屬性
    });
 
    observe(data);
    el.innerHTML = this.data[exp];  // 初始化模板數據的值
    new Watcher(this, exp, function (value) {
        el.innerHTML = value;
    });
    return this;
}
 
SelfVue.prototype = {
    proxyKeys: function (key) {
        var self = this;
        Object.defineProperty(this, key, {
            enumerable: false,
            configurable: true,
            get: function proxyGetter() {
                return self.data[key];
            },
            set: function proxySetter(newVal) {
                self.data[key] = newVal;
            }
        });
    }
}

這下咱們就能夠直接經過'  selfVue.name = 'canfoo'  '的形式來進行改變模板數據了。若是想要迫切看到現象的童鞋趕快來獲取代碼！ 

3.實現Compile

雖然上面已經實現了一個雙向數據綁定的例子，可是整個過程都沒有去解析dom節點，而是直接固定某個節點進行替換數據的，因此接下來須要實現一個解析器Compile來作解析和綁定工做。解析器Compile實現步驟：

1.解析模板指令，並替換模板數據，初始化視圖

2.將模板指令對應的節點綁定對應的更新函數，初始化相應的訂閱器

爲了解析模板，首先須要獲取到dom元素，而後對含有dom元素上含有指令的節點進行處理，所以這個環節須要對dom操做比較頻繁，全部能夠先建一個fragment片斷，將須要解析的dom節點存入fragment片斷裏再進行處理：

function nodeToFragment (el) {
       var fragment = document.createDocumentFragment();
       var child = el.firstChild;
       while (child) {
            // 將Dom元素移入fragment中
            fragment.appendChild(child);
            child = el.firstChild
       }
       return fragment;
}

 接下來須要遍歷各個節點，對含有相關指定的節點進行特殊處理，這裏我們先處理最簡單的狀況，只對帶有 '{{變量}}' 這種形式的指令進行處理，先簡道難嘛，後面再考慮更多指令狀況：

複製代碼 
function compileElement (el) {
    var childNodes = el.childNodes;
    var self = this;
    [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
        var reg = /\{\{(.*)\}\}/;
        var text = node.textContent;
 
        if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) {  // 判斷是不是符合這種形式{{}}的指令
            self.compileText(node, reg.exec(text)[1]);
        }
 
        if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
            self.compileElement(node);  // 繼續遞歸遍歷子節點
        }
    });
},
function compileText (node, exp) {
    var self = this;
    var initText = this.vm[exp];
    updateText(node, initText);  // 將初始化的數據初始化到視圖中
    new Watcher(this.vm, exp, function (value) {  // 生成訂閱器並綁定更新函數
        self.updateText(node, value);
    });
},
function updateText (node, value) {
    node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
}
複製代碼

獲取到最外層節點後，調用compileElement函數，對全部子節點進行判斷，若是節點是文本節點且匹配{{}}這種形式指令的節點就開始進行編譯處理，編譯處理首先須要初始化視圖數據，對應上面所說的步驟1，接下去須要生成一個並綁定更新函數的訂閱器，對應上面所說的步驟2。這樣就完成指令的解析、初始化、編譯三個過程，一個解析器Compile也就能夠正常的工做了。爲了將解析器Compile與監聽器Observer和訂閱者Watcher關聯起來，咱們須要再修改一下類SelfVue函數：

複製代碼 
function SelfVue (options) {
    var self = this;
    this.vm = this;
    this.data = options;
 
    Object.keys(this.data).forEach(function(key) {
        self.proxyKeys(key);
    });
 
    observe(this.data);
    new Compile(options, this.vm);
    return this;
}
複製代碼
更改後，咱們就不要像以前經過傳入固定的元素值進行雙向綁定了，能夠隨便命名各類變量進行雙向綁定了：
複製代碼 
<body>
    <div id="app">
        <h2>{{title}}</h2>
        <h1>{{name}}</h1>
    </div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
 
    var selfVue = new SelfVue({
        el: '#app',
        data: {
            title: 'hello world',
            name: ''
        }
    });
 
    window.setTimeout(function () {
        selfVue.title = '你好';
    }, 2000);
 
    window.setTimeout(function () {
        selfVue.name = 'canfoo';
    }, 2500);
 
</script>
複製代碼

如上代碼，在頁面上可觀察到，剛開始titile和name分別被初始化爲 'hello world' 和空，2s後title被替換成 '你好' 3s後name被替換成 'canfoo' 了。廢話很少說，再給大家來一個這個版本的代碼（v2），獲取代碼！

到這裏，一個數據雙向綁定功能已經基本完成了，接下去就是須要完善更多指令的解析編譯，在哪裏進行更多指令的處理呢？答案很明顯，只要在上文說的compileElement函數加上對其餘指令節點進行判斷，而後遍歷其全部屬性，看是否有匹配的指令的屬性，若是有的話，就對其進行解析編譯。這裏咱們再添加一個v-model指令和事件指令的解析編譯，對於這些節點咱們使用函數compile進行解析處理：

複製代碼 
function compile (node) {
    var nodeAttrs = node.attributes;
    var self = this;
    Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs, function(attr) {
        var attrName = attr.name;
　　　　　// 判斷是不是指令屬性
        if (self.isDirective(attrName)) {
            var exp = attr.value;
            var dir = attrName.substring(2);
            if (self.isEventDirective(dir)) {  // 事件指令
                self.compileEvent(node, self.vm, exp, dir);
            } else {  // v-model 指令
                self.compileModel(node, self.vm, exp, dir);
            }
            node.removeAttribute(attrName);
        }
    });
}
複製代碼

上面的compile函數是掛載Compile原型上的，它首先遍歷全部節點屬性，而後再判斷屬性是不是指令屬性，若是是的話再區分是哪一種指令，再進行相應的處理，處理方法相對來講比較簡單，這裏就再也不列出來，想要立刻看閱讀代碼的同窗能夠立刻點擊這裏獲取。

最後咱們在稍微改造下類SelfVue，使它更像vue的用法：

複製代碼 
function SelfVue (options) {
    var self = this;
    this.data = options.data;
    this.methods = options.methods;
 
    Object.keys(this.data).forEach(function(key) {
        self.proxyKeys(key);
    });
 
    observe(this.data);
    new Compile(options.el, this);
    options.mounted.call(this); // 全部事情處理好後執行mounted函數
}
複製代碼

這時候咱們能夠來真正測試了，在頁面上設置以下東西：

複製代碼 
<body>
    <div id="app">
        <h2>{{title}}</h2>
        <input v-model="name">
        <h1>{{name}}</h1>
        <button v-on:click="clickMe">click me!</button>
    </div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
 
     new SelfVue({
        el: '#app',
        data: {
            title: 'hello world',
            name: 'canfoo'
        },
        methods: {
            clickMe: function () {
                this.title = 'hello world';
            }
        },
        mounted: function () {
            window.setTimeout(() => {
                this.title = '你好';
            }, 1000);
        }
    });
 
</script>
複製代碼

是否是看起來跟vue的使用方法同樣，哈，真正的大功告成！想要代碼，直接點擊這裏獲取！現象還沒描述？直接上圖！！！請觀賞

其實這個效果圖，就是本文開頭貼出來的效果圖了，前文說着要帶着你們實現，因此就在這裏把圖再貼一次了，這叫首尾呼應嘛。

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